一种干法脱硫副产物蒸压砖及其制备方法

专利名称：一种干法脱硫副产物蒸压砖及其制备方法
技术领域：
本发明涉及资源综合利用技术领域，更具体地说，涉及一种干法脱硫副产物蒸压砖及其制备方法。
背景技术：
在国家控制红砖生产及加快节能墙体材料推广的政策引导下，蒸压砖作为绿色环保节能建材受到人们的广泛关注。现有蒸压砖技术主要以粉煤灰、石膏或砂作为原料，传统蒸压砖按照原材料可以分为三个系列粉煤灰蒸压砖、石膏蒸压砖和灰砂蒸压砖。随着粉煤灰用途的不断开发和拓展，可以作为蒸压砖原料的优质粉煤灰价格日渐上涨；作为湿法脱硫等领域的副产物，石膏不仅需要脱水处理，且石膏的主要成分硫酸钙的溶解度较大，容易造成砖体泛霜，其遇水软化的特性需要花费很大的成本克服；砂作为建筑的主要原料，随着建筑行业的繁荣，其价格也一路走高，蒸压灰砂砖生产厂家面临的成本压力逐渐加大。近年来，干法烟气脱硫工艺尤其是循环流化床干法脱硫工艺由于具有节水、节能的特点，受到越来越多的用户欢迎。2009年，国家环保部专门把烟气循环流化床干法脱硫工艺技术列入《2009年国家鼓励发展的环境保护技术目录》，循环流化床干法脱硫工艺先后在全国各地得到推广应用。公开号为CN101672081A的中国专利文献报道了一种利用烧结干法脱硫灰制备免烧免蒸砖的方法，将干法脱硫灰制备成浆液后氧化成硫酸钙，干燥处理后作为原料加以利用。但是，该方法制备的免烧免蒸砖仍然是石膏砖体系，且工艺复杂，产品不具有保温隔音等性能。干法烟气脱硫工艺产生的脱硫副产物主要成分为半水亚硫酸钙及飞灰等细微固态粉体，含水率低，一般低于2%，属于固体废弃物。随着干法烟气脱硫工艺在国内的广泛推广，干法烟气脱硫副产物处置和利用问题也逐渐凸显。干法烟气脱硫副产物作为一种新型的工业副产物，具有颗粒细、密度轻等特点，可免除砂磨细环节，含有硅、铝及氢氧化钙等，加水加压后具有胶凝性特征，可以作为制备蒸压砖的原料。利用干法烟气脱硫副产物制备蒸压砖为干法烟气脱硫副产物的处置找到一条有效、合理的达到变废为宝、资源化利用的路径。由于富含高亚硫酸钙的干法烟气脱硫副产物性质不稳定，简单替代粉煤灰或砂会导致生产工艺出现问题，如抗冻融性差、亚硫酸钙潜在氧化带来破坏等，因此，目前没有成功利用质量含量大于40%的富含亚硫酸钙的干法烟气脱硫副产物作为原料制备蒸压砖的报道。本发明人考虑，提供干法脱硫副产物蒸压砖及其制备方法，利用干法烟气脱硫副产物制备蒸压砖，解决干法烟气脱硫副产物应用于干法烟气脱硫副产物蒸压砖的制备带来的抗冻融性差的问题，同时解决亚硫酸钙潜在氧化带来破坏的难题。

发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种干法脱硫副产物蒸压砖及其制备方法，该方法以干法烟气脱硫副产物作为原料，避免亚硫酸钙的氧化和干法烟气脱硫副产物带来的抗冻融性差的问题。为了解决以上技术问题，本发明提供一种干法脱硫副产物蒸压砖，包括以下重量比的原料干法烟气脱硫副产物50 75重量份；胶凝材料3 15重量份；骨料5 四重量份； 碱性添加剂1 3重量份。优选的，所述干法烟气脱硫副产物的亚硫酸钙含量为40wt% 80wt%，真密度为2. 2 2. 7g/cm3,平均粒径为8. 9 20. 4 μ m,堆密度为0. 6 1. Og/cm3 ；所述碱性添加剂为溶解度小于5g/100ml的碱性化合物。相应的，本发明还提供一种干法脱硫副产物蒸压砖的制备方法，包括以下步骤将原料和水在高速强力剪切搅拌机中搅拌，所述原料包括50 75重量份干法烟气脱硫副产物、3 15重量份胶凝材料、5 四重量份骨料和1 3重量份碱性添加剂，所述水与原料的重量比为(11. 5 20) 100 ；将搅拌后的物料在液压机中压制成型得到砖坯；将所述砖坯进行蒸压养护处理，得到蒸压砖。优选的，所述水以雾化方式加入，其中液滴平均粒径小于40微米。。优选的，所述高速强力剪切搅拌机为可变速多维强力剪切搅拌机，所述可变速多维强力剪切搅拌机包括按逆时针旋转的料筒，旋转速度根据料筒直径计算，转速为IOr/m 30r/m ；搅拌轴为可变速设计按顺时针旋转，转速300r/m 2000r/m。优选的，所述碱性添加剂为溶解度小于5g/100ml的碱性物质。优选的，所述碱性添加剂为氢氧化钙、氢氧化钡、碳酸钠和碳酸氢钠的一种或多种。优选的，所述原料还包括5 25重量份的活性硅类物质。优选的，还包括对干法烟气脱硫副产物的预处理步骤，具体为将干法烟气脱硫副产物均化处理16 Mh。优选的，所述蒸压养护处理具体为将所述砖坯送入蒸压釜中，抽真空后通入蒸汽，在1 1. 4MPa的压力下养护6 他，得到蒸压砖。本发明提供一种干法脱硫副产物蒸压砖及其制备方法，该方法以50 75重量份的干法烟气脱硫副产物、3 15重量份的胶凝材料、5 四重量份的骨料和1 3重量份的碱性添加剂为原料，将原料和水在高速强力剪切搅拌机中搅拌，然后将搅拌后的物料依次进行压制成型和蒸压养护处理，得到蒸压砖。与现有技术相比，本发明利用高速强力剪切搅拌机使原料和水进行混合，充分激发干法烟气脱硫副产物活性，实现水分在原料表面的均勻分布，促进了反应的进行，提高了蒸压砖的抗冻融性和强度；另一方面，本发明通过添加碱性添加剂提高原料的PH值，防止蒸压砖在强度发展阶段发生氧化，解决了亚硫酸钙的氧化问题。实验结果表明，本发明制备的干法脱硫副产物蒸压砖的密度达到1650kg/m3，单块强度达到15MPa以上、导热系数小于0. 25w · (m2 · k)、较传统蒸压砖平均导热系数0. 52w · (m2 · k广1 提高了 50%。
具体实施例方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明公开了一种干法脱硫副产物蒸压砖的制备方法，包括以下步骤将原料和水在高速强力剪切搅拌机中搅拌，所述原料包括50 75重量份干法烟气脱硫副产物、3 15重量份胶凝材料、5 四重量份骨料和1 3重量份碱性添加剂，所述水与原料的重量比为(11. 5 20) 100 ；将搅拌后的物料在液压机中压制成型得到砖坯；将所述砖坯进行蒸压养护处理，得到蒸压砖。由于高速强力剪切搅拌可以适应干法烟气脱硫副产物粒径细，容易产生松散团聚的特点，可以在原料混合的时候打散团聚防止砖体胀裂，因此，本发明利用高速强力剪切搅拌机使原料和水进行混合，充分激发干法烟气脱硫副产物活性，实现水分在原料表面的均勻分布，促进了反应的进行，提高了蒸压砖的抗冻融性和强度。优选的，本发明采用的高速强力剪切搅拌机为可变速多维强力剪切搅拌机，所述可变速多维强力剪切搅拌机包括按逆时针旋转的料筒，旋转速度根据料筒直径计算，转速为10r/m 30r/m ；搅拌轴为可变速设计按顺时针旋转，转速300r/m 2000r/m ；更优选为福建龙净环保股份有限公司生产的可变速多维强力剪切搅拌机。在上述制备过程中，本发明直接利用富含亚硫酸钙的干法烟气脱硫副产物，而不需要把亚硫酸钙氧化成硫酸钙，采用的干法烟气脱硫副产物优选源于干法烟气脱硫工艺，如LJS-FGD、CFB-FGD、SDA、NID等。所述干法烟气脱硫副产物的真密度优选为2. 2 2. 7g/cm3，平均粒径优选为9. 5 10. 5 μ m,堆密度优选为0. 6 1. Og/cm3,亚硫酸钙含量优选为40wt% 80wt%。为了解决干法烟气脱硫副产物差异问题，本发明还优选包括对干法烟气脱硫副产物的预处理步骤，具体为将干法烟气脱硫副产物均化处理16 Mh，该干法烟气脱硫副产物优选为不同时段的干法烟气脱硫副产物。本发明采用均化技术对干法烟气脱硫副产物进行均化和活化，使干法烟气脱硫副产物具有稳定性，保证了干法烟气脱硫副产物蒸压砖产品的质量。本发明在配方上较传统生石灰一砂为主要原材料的灰砂蒸压砖生产有较大变化，除主要成分以富含亚硫酸钙的干法烟气脱硫副产物为主以外，其他添加剂也根据干法烟气脱硫副产物的性质发生了很大的改变。根据传统蒸压砖配方，石膏是制备蒸压砖的必要原料，同时在加入不恰当的石膏后会导致砖坯成型压力低，搅拌机局部结垢严重，硬化时间长、现有技术无法实现有效哚码等问题。本发明由干法烟气脱硫副产物性质所决定，在生产干法烟气脱硫副产物蒸压砖的配方中，无需以石膏为原料。本发明对采用的胶凝材料并无特别要求，可以采用本领域技术人员熟知的胶凝材料，所述胶凝材料优选为普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。同时，本发明对采用的骨料并无特别要求，优选为砂、石子片、炉渣和水渣中的一种或几种。
针对利用干法烟气脱硫副产物亚硫酸钙氧化可能带来的潜在膨胀问题，本发明采用碱性添加剂提高PH值，防止蒸压砖在强度发展阶段亚硫酸钙发生氧化。所述碱性添加剂优选为溶解度小于5g/100ml的碱性物质，更优选为氢氧化钙、氢氧化钡、碳酸钠和碳酸氢钠的一种或多种。上述碱性物质在砖体中创造物理和化学环境，防止亚硫酸钙氧化带来结构破坏，同时创造的物理环境促进了保温效果。作为优选，本发明采用的水与所述原料的重量比优选为(11. 5 20) 100，即水占原料总量的11. 5 20wt%。本发明加入过量的水，不仅促进了反应阶段的生产，更控制了砖体孔隙率，为亚硫酸钙在整个产品服务周期氧化提供了空间。同时，本发明通过添加水量调节湿度控制蒸压砖后期孔隙率，使干法烟气脱硫副产物在后期亚硫酸钙潜在氧化过程中不对砖体强度产生产品质量产生影响。并且，上述适量水的添加进一步减轻砖体重量，其孔洞降低了产品导热系数。因此，本发明采用强力剪切搅拌机及水料比(11. 5 20)相配合的手段，解决了含硫酸盐、亚硫酸盐蒸压砖产品冻融性差的难题。此外，本发明采用的水的添加方式优选采用高压雾化水的方式加入，其中液滴平均粒径小于40微米。由于干法烟气脱硫副产物最佳需水率高于传统蒸压砖原料，因此采用传统直接水管即水柱形式加水可能引起搅拌不畅及水分分布不均等问题。本发明采用高压雾化加水方式，使水分均勻分布在干法烟气脱硫副产物表面，进一步解决了亚硫酸盐冻融性差的难题。本发明是否采用活性硅类物质根据干法烟气脱硫副产物中亚硫酸钙含量而定。活性硅类物质添加量按公式“c = (0. la-3. 5)*100%”确定，其中c彡0，当c值小于0时，不添加活性硅类物质。作为优选，本发明采用的原料还包括5 25重量份的活性硅类物质，所述活性硅类物质优选为硅粉或粉煤灰。在得到砖坯后对所述砖坯进行蒸压养护处理，该蒸压养护处理具体为将所述砖坯送入蒸压釜中，抽真空后通入蒸汽，在1 1. 4MPa的压力下养护6 他，得到蒸压砖。更优选的，将所述砖坯送入蒸压釜中，抽真空后通入蒸汽，在1. 2MPa的压力下养护6 他，得到蒸压砖。从上述方案可以看出，本发明利用干法烟气脱硫副产物制备Mul5级自节能干法脱硫副产物蒸压砖，无需对亚硫酸钙采用湿法处理，充分发挥干法烟气脱硫副产物密度小、颗粒细等特性，根据其成分及性质不同，改变蒸压砖的原料配方，达到资源化利用最大化。本发明制备的蒸压砖含有经过重结晶的亚硫酸钙针状晶体，结构中存在大量自由空间，加之砖体本身具有大量小于Imm的细孔，比表面积大；同时亚硫酸钙导热系数低，制备的蒸压砖较粉煤灰蒸压砖和灰砂蒸压砖导热系数低，保温效果更好。利用本发明提供的方法制备的干法脱硫副产物蒸压砖的密度达到1650kg/m3，单块强度可达15MPa以上、导热系数小于0. 25w - (1112*10_1，较传统蒸压砖平均导热系数0.52 · (m2 · k)―1提高了 50%，称为自节能蒸压砖，该产品体系为亚硫酸钙蒸压砖体系。与现有技术相比，本发明提供的干法脱硫副产物蒸压砖的制备方法胶凝材料和硅质材料用量少，且无需采用石膏调节剂，用料更加简单。由于以干法烟气脱硫副产物为主要原料，大大降低了生产成本，解决了干法烟气脱硫副产物长期堆放占用土地、造成土地资源浪费的问题，达到环境效益、社会效益及经济效益最大化。由于干法烟气脱硫副产物这种原材料具有低导热系数的特点，本发明制备的蒸压砖的导热系数低，提高了隔声和保温效果。综上所述，从配方和工艺方面来讲，本发明解决了干法烟气脱硫副产物中富含亚硫酸钙的潜在氧化难题，并进一步实现隔声和保温，减少或免除传统所需添加的石膏。此外，针对蒸压石膏砖，本发明还解决了“泛霜”和软化系数低等问题，实现了利用干法烟气脱硫副产物固废制备优质蒸压砖的目的。为了进一步说明本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明实施例中采用的化学试剂均为市购。实施例1某钢铁烧结机干法烟气脱硫工艺配套蒸压砖厂，年产蒸压标砖5000万块，年消耗干法烟气脱硫副产物9万吨。利用干法烟气脱硫副产物制备Mul5级自节能蒸压砖，原料为65重量份干法烟气脱硫副产物；10重量份胶凝材料矿渣硅酸盐水泥；15重量份骨料砂；8重量份活性硅类物质硅粉2重量份碱性添加剂氢氧化钙。1)储料罐均化将65重量份干法烟气脱硫副产物通过罐车运至储料罐均化16 24h ；2)配料将均化后的干法烟气脱硫副产物、胶凝材料、骨料、活性硅类物质、碱性添加剂和13重量份水在高速强力剪切搅拌机中强力搅拌3min，所述13重量份水以高压雾化水方式加入；3)砖坯成型把搅拌后的物料送入液压机，压制成型，砖坯压力lOMpa，得到砖坯；4)蒸压养护待达初始硬度达到要求，将所述砖坯后送入蒸压釜，抽真空5min，通入蒸汽，在压力约1. 2MPa下养护6 他，得到干法烟气脱硫副产物蒸压砖。按照上述工艺生产的干法烟气脱硫副产物蒸压砖，产品质量达到国家标准GB11945-1999《蒸压灰砂砖》，Mul5的要求，具体结果如表1和表2所示。表1本发明实施例1制备的蒸压砖的力学性能
权利要求
1.一种干法脱硫副产物蒸压砖，包括以下重量比的原料干法烟气脱硫副产物50 75重量份；胶凝材料3 15重量份；骨料5 四重量份；碱性添加剂1 3重量份。
2.根据权利要去1所述的干法脱硫副产物蒸压砖，其特征在于，所述干法烟气脱硫副产物的亚硫酸钙含量为40wt% 80wt%，真密度为2. 2 2. 7g/cm3，平均粒径为8. 9 20. 4 μ m，堆密度为0. 6 1. Og/cm3 ；所述碱性添加剂为溶解度小于5g/100ml的碱性化合物。
3.一种干法脱硫副产物蒸压砖的制备方法，包括以下步骤将原料和水在高速强力剪切搅拌机中搅拌，所述原料包括50 75重量份干法烟气脱硫副产物、3 15重量份胶凝材料、5 四重量份骨料和1 3重量份碱性添加剂，所述水与原料的重量比为(11. 5 20) 100 ；将搅拌后的物料在液压机中压制成型得到砖坯；将所述砖坯进行蒸压养护处理，得到蒸压砖。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水以雾化方式加入，其中液滴平均粒径小于40微米。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高速强力剪切搅拌机为可变速多维强力剪切搅拌机，所述可变速多维强力剪切搅拌机包括按逆时针旋转的料筒，旋转速度根据料筒直径计算，转速为10r/m 30r/m ；搅拌轴为可变速设计按顺时针旋转，转速 300r/m 2000r/m。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述碱性添加剂为溶解度小于 5g/100ml的碱性物质。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述碱性添加剂为氢氧化钙、氢氧化钡、碳酸钠和碳酸氢钠的一种或多种。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料还包括5 25重量份的活性硅类物质。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，还包括对干法烟气脱硫副产物的预处理步骤，具体为将干法烟气脱硫副产物均化处理16 Mh。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述蒸压养护处理具体为将所述砖坯送入蒸压釜中，抽真空后通入蒸汽，在1 1. 4MPa的压力下养护6 他，得到蒸压砖。
全文摘要
本发明提供一种干法脱硫副产物蒸压砖及其制备方法，该方法以50～75重量份的干法烟气脱硫副产物、3～15重量份的胶凝材料、5～29重量份的骨料和1～3重量份的碱性添加剂为原料，将原料和水在高速强力剪切搅拌机中搅拌，然后将搅拌后的物料依次进行压制成型和蒸压养护处理，得到蒸压砖。本发明利用高速强力剪切搅拌机使原料和水进行混合，充分激发干法烟气脱硫副产物活性，实现水分在原料表面的均匀分布，促进了反应的进行，提高了蒸压砖的抗冻融性和强度；另一方面，本发明通过添加碱性添加剂提高原料的pH值，防止蒸压砖在强度发展阶段亚硫酸钙发生氧化，解决了亚硫酸钙的氧化问题。实验结果表明，本发明制备的蒸压砖的密度达到1650kg/m3，导热系数小于0.25w·(m2·k)-1。
文档编号C04B28/00GK102557548SQ201210059210
公开日2012年7月11日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者卢茂源, 吴慕正, 徐灿凤, 苏清发, 蒋亚兵, 邱振中 申请人:福建龙净脱硫脱硝工程有限公司